Самостійна робота з хімії Будова електронних оболонок атомів для учнів 8 класу з відповідями. Самостійна робота складається з 4 варіантів у кожному по 3 завдання.

1 варіант

1.

	Елемент	Електронна формула

2. Напишіть електронні формули елементів кисню та натрію. Вкажіть для кожного елемента:

3.

а) максимальна кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні атомів будь-якого елемента дорівнює номеру групи,
б) максимальна кількість електронів у другому енергетичному рівні дорівнює восьми,
в) загальне числоелектронів в атомах будь-якого елемента дорівнює порядковому номеру елемента.

2 варіант

1. Заповніть таблицю. Визначте елемент та його електронну формулу.

Розподіл електронів за енергетичними рівнями	Елемент	Електронна формула

Атоми яких елементів будуть мати подібні властивості? Чому?

2. Напишіть електронні формули елементів вуглецю та аргону. Вкажіть для кожного елемента:

а) загальна кількість енергетичних рівнів в атомі,
б) кількість заповнених енергетичних рівнів в атомі,
в) число електронів зовнішньому енергетичному рівні.

3. Виберіть правильні твердження:

а) число енергетичних рівнів в атомах елементів дорівнює номеру періоду,
б) загальна кількість електронів в атомі хімічного елемента дорівнює номеру групи,
в) число електронів зовнішньому рівні атомів елементів однієї групи головної підгрупи однаково.

3 варіант

1. Заповніть таблицю. Визначте елемент та його електронну формулу.

Розподіл електронів за енергетичними рівнями	Елемент	Електронна формула

Атоми яких елементів будуть мати подібні властивості? Чому?

2. Напишіть електронні формули елементів хлору та бору. Вкажіть для кожного елемента:

а) загальна кількість енергетичних рівнів в атомі,
б) кількість заповнених енергетичних рівнів в атомі,
в) число електронів зовнішньому енергетичному рівні.

3. Виберіть правильні твердження:

а) атоми елементів одного періоду містять однакову кількість енергетичних рівнів,
б) максимальна кількість електронів на s-орбіталі дорівнює двом,
в) подібні властивості мають атоми хімічних елементівз однаковою кількістю енергетичних рівнів.

4 варіант

1. Заповніть таблицю. Визначте елемент та його електронну формулу.

Розподіл електронів за енергетичними рівнями	Елемент	Електронна формула

Атоми яких елементів будуть мати подібні властивості? Чому?

2. Напишіть електронні формули елементів алюмінію та неону. Вкажіть для кожного елемента:

а) загальна кількість енергетичних рівнів в атомі,
б) кількість заповнених енергетичних рівнів в атомі,
в) число електронів зовнішньому енергетичному рівні.

3. Виберіть правильні твердження:
а) у всіх енергетичних рівнях може бути до восьми електронів,
б) ізотопи одного хімічного елемента мають однакові електронні формули,
в) максимальна кількість електронів на р-орбіталі дорівнює шести.

Відповіді самостійну роботуз хімії Будова електронних оболонок атомів
1 варіант
1.
1) В - 1s 2 2s 2 2p 1
2) H - 1s 1
3) Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Подібними властивостями мають В і Al, так як на зовнішньому енергетичному рівні в атомів цих елементів по три електрони.
2.
Про - 1s 2 2s 2 2p 4
а) 2,
б) 1,
о 6;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
а) 3,
б) 2,
в 1.
3. б, в.
2 варіант
1.
1) F - 1s 2 2s 2 2p 5
2) Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
3) Li - 1s 2 2s 1
Подібними властивостями володіють Na і Li, так як на зовнішньому енергетичному рівні у цих елементів по одному електрону.
2. З - 1s 2 2s 2 2p 2
а) 2,
б) 1,
в 4;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
а) 3,
б) 2,
о 8.
3. а, ст.
3 варіант
1.
1) Р - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) Не - 1s 2
Подібними властивостями володіють Р і N, так як на зовнішньому енергетичному рівні цих елементів по п'ять електронів.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
а) 3,
б) 2,
о 7;
В - 1s 2 2s 2 2p 1
а) 2,
б) 1,
у 3.
3. а, б.
4 варіант
1.
1) Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) С - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Ве - 1s 2 2s 2
Подібними властивостями мають Ве і Mg, тому що на зовнішньому енергетичному рівні у цих елементів по два електрони.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
а) 3,
б) 2,
у 3;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6
а) 2,
б) 2,
о 8.
3. б, в.

Видатний датський фізик Нільс Бор (Рис. 1) припустив, що електрони в атомі можуть рухатися не за будь-якими, а за певними орбітами.

При цьому електрони в атомі відрізняються своєю енергією. Як показують досліди, одні з них притягуються до ядра сильніше, інші – слабші. Головна причина цього полягає у різному видаленні електронів від ядра атома. Що ближче електрони до ядра, то вони міцніше пов'язані з ним і їх важче вирвати з електронної оболонки. Таким чином, у міру віддалення від ядра атома запас енергії електрона збільшується.

Електрони, що рухаються поблизу ядра, як би загороджують (екранують) ядро ​​від інших електронів, які притягуються до ядра слабше і рухаються на більшій відстані від нього. Так утворюються електронні верстви.

Кожен електронний шар складається з електронів із близькими значеннями енергії; тому електронні верстви називають ще енергетичними рівнями.

Ядро знаходиться у центрі атома кожного елемента, а електрони, що утворюють електронну оболонку, розміщуються навколо ядра шарами.

Число електронних шарів в атомі елемента дорівнює номеру періоду, в якому знаходиться елемент.

Наприклад, натрій Na - елемент 3-го періоду, отже, його електронна оболонка включає 3 енергетичні рівні. В атомі брому Br - 4 енергетичні рівні, тому що бром розташований у 4-му періоді (Рис. 2).

Модель атома натрію: Модель атома брому:

Максимальне число електронів на енергетичному рівні розраховується за формулою: 2n 2 де n - номер енергетичного рівня.

Таким чином, максимальна кількість електронів на:

3 шарі - 18 і т.д.

У елементів головних підгруп номер групи, до якої належить елемент, дорівнює числу зовнішніх електронів атома.

Зовнішні називають електрони останнього електронного шару.

Наприклад, в атомі натрію - 1 зовнішній електрон (бо це елемент ІА підгрупи). В атомі брому – 7 електронів на останньому електронному шарі (це елемент VIIА підгрупи).

Будова електронних оболонок елементів 1-3 періодів

У атомі водню заряд ядра дорівнює +1, і це заряд нейтралізується єдиним електроном (Рис. 3).

Наступний за воднем елемент - гелій, також елемент 1-го періоду. Отже, в атомі гелію 1 енергетичний рівень, на якому розміщуються два електрони (Рис. 4). Це максимально можливе числоелектронів для першого енергетичного рівня

Елемент №3 – це літій. В атомі літію 2 електронних шари, тому що це елемент 2-го періоду. На 1 шарі в атомі літію знаходиться 2 електрони (цей шар завершений), а на 2 шарі -1 електрон. В атомі берилію на 1 електрон більше, ніж в атомі літію (Рис. 5).

Аналогічно можна зобразити схеми будови атомів інших елементів другого періоду (рис. 6).

В атомі останнього елемента другого періоду – неона – останній енергетичний рівень є завершеним (на ньому 8 електронів, що відповідає максимальному значенню для 2-го шару). Неон - інертний газ, який не входить у хімічні реакціїОтже, його електронна оболонка дуже стійка.

Американський хімік Гілберт Льюїсдав пояснення цьому та висунув правило октету, відповідно до якого стійким є восьмиелектронний шар(за винятком 1 шару: т. до. на ньому може бути не більше 2 електронів, стійким для нього буде двоелектронний стан).

Після неону слідує елемент 3-го періоду - натрій. В атомі натрію - 3 електронні шари, на яких розташовані 11 електронів (Рис. 7).

Рис. 7. Схема будови атома натрію

Натрій знаходиться в 1 групі, його валентність у сполуках дорівнює I, як і у літію. Це з тим, що у зовнішньому електронному шарі атомів натрію і літію перебуває 1 електрон.

Властивості елементів періодично повторюються тому, що атоми елементів періодично повторюють число електронів на зовнішньому електронному шарі.

Будова атомів інших елементів третього періоду можна по аналогії з будовою атомів елементів 2-го періоду.

Будова електронних оболонок елементів 4 періоду

Четвертий період включає 18 елементів, серед них є елементи як головної (А), так і побічної (В) підгруп. Особливістю будови атомів елементів побічних підгруп і те, що вони послідовно заповнюються зовнішні (внутрішні), а чи не зовнішні електронні шари.

Четвертий період починається з калію. Калій - лужний метал, що виявляє у з'єднаннях валентність I. Це цілком узгоджується з наступною будовою його атома. Як елемент 4-го періоду атом калію має 4 електронних шари. На останньому (четвертому) електронному шарі калію знаходиться 1 електрон, Загальна кількістьелектронів в атомі калію дорівнює 19 (порядковий номер цього елемента) (Рис. 8).

Рис. 8. Схема будови атома калію

За калієм слідує кальцій. У атома кальцію на зовнішньому електронному шарі будуть розташовуватися 2 електрони, як і у берилію з магнієм (вони також є елементами II А підгрупи).

Наступний за кальцієм елемент – скандій. Це елемент побічної (В) підгрупи. Усі елементи побічних підгруп – це метали. Особливістю будови їх атомів є наявність трохи більше 2-х електронів на останньому електронному шарі, тобто. послідовно заповнюватись електронами буде передостанній електронний шар.

Так, для скандію можна уявити таку модель будови атома (Рис. 9):

Рис. 9. Схема будови атома скандію

Такий розподіл електронів можливий, тому що на третьому шарі максимально допустима кількість електронів - 18, тобто вісім електронів на 3-му шарі - це стійкий, але не завершений стан шару.

У десяти елементів побічних підгруп 4-го періоду від скандію до цинку послідовно заповнюється третій електронний шар.

Схему будови атома цинку можна так: на зовнішньому електронному шарі - два електрони, на попередньому - 18 (Рис. 10).

Рис. 10. Схема будови атома цинку

Наступні за цинком елементи відносяться до елементів головної підгрупи: галій, германій тощо до криптону. В атомах цих елементів послідовно заповнюється 4-й (тобто зовнішній) електронний шар. В атомі інертного газу криптону буде октет на зовнішній оболонці, тобто стійкий стан.

Підбиття підсумку уроку

На цьому уроці ви дізналися, як влаштовано електронну оболонку атома і як пояснити явище періодичності. Познайомилися з моделями будови електронних оболонок атомів, за допомогою яких можна передбачити та пояснити властивості хімічних елементів та їх сполук.

Список літератури

1. Оржековський П.А. Хімія: 8-й клас: навчань для загальнообр. учред. / П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§ 44)
2. Рудзітіс Г.Є. Хімія: неорган. хімія. Орган. хімія: навч. для 9 кл. / Г.Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - М: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2009. (§37)
3. Хомченко І.Д. Збірник завдань та вправ з хімії для середньої школи. - М: РІА «Нова хвиля»: Видавець Умеренков, 2008. (с. 37-38)
4. Енциклопедія для дітей Том 17. Хімія/Голов. ред. В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М: Аванта +, 2003. (С. 38-41)

1. Chem.msu.su().
2. Dic.academic.ru ().
3. Krugosvet.ru ().

Домашнє завдання

1. с. 250 №№ 2-4із підручника П.А. Оржековського "Хімія: 8-й клас" / П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – К.: Астрель, 2013.
2. Запишіть розподіл електронів за шарами в атомі аргону та криптону. Поясніть, чому атоми цих елементів насилу вступають у хімічну взаємодію.

Атоми, що спочатку вважалися неподільними, є складними системами.

Атом складається з ядра та електронної оболонки

Електронна оболонка – сукупність електронів, що рухаються навколо ядра

Ядра атомів заряджені позитивно, вони складаються з протонів (позитивно заряджених частинок) p+ та нейтронів (що не мають заряду)

Атом в цілому електронейтральний, число електронів е- дорівнює числу протонів p +, дорівнює порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва.

На малюнку зображено планетарну модель атома, згідно з якою електрони рухаються стаціонарними круговими орбітами. Вона дуже наочна, але не відображає суті, тому що насправді закони мікросвіту підкоряються на класичної механіки, а квантової, яка враховує хвилеві властивості електрона.

Відповідно до квантової механіки електрон в атомі не рухається за певними траєкторіями, а може перебувати в будь-якийчастини навколоядерного простору, проте ймовірністьйого знаходження у різних частинах цього простору неоднакова.

Простір навколо ядра, в якому ймовірність знаходження електрона досить велика, називають орбіталлю (не плутати з орбітою!) або електронною хмарою.

Т. е. У електрона відсутня поняття «траєкторія», електрони не рухаються ні по кругових орбітах, ні по будь-яким іншим. Найбільша складність квантової механіки полягає в тому, що це неможливо уявити, ми всі звикли до явищ макросвіту, що підкоряється класичній механіці, де будь-яка частинка, що рухається, має свою траєкторію.

Отже, електрон має складний рух, може перебувати у будь-якому місці простору біля ядра, але з різною ймовірністю. Давайте тепер розглянемо частини простору, де ймовірність знаходження електрона досить висока — орбіталі — їх форми і послідовність заповнення орбіталей електронами.

Уявімо тривимірну систему координат, в центрі якої знаходиться ядро ​​атома.

Спочатку йде заповнення 1s орбіталі, вона знаходиться ближче до ядра і має форму сфери.

Позначення будь-якої орбіталі складається з цифри та латинської літери. Цифра показує рівень енергії, а літера – форму орбіталі.

1s орбіталь має найменшу енергію і електрони, що знаходяться на цій орбіталі мають найменшу енергію.

На цій орбіталі можуть бути не більше двох електронів. Електрони атомів водню та гелію (перших двох елементів) знаходяться саме на цій орбіталі.

Електронна конфігурація водню: 1s 1

Електронна конфігурація гелію: 1s 2

Верхній індекс показує кількість електронів цієї орбіталі.

Наступний елемент - літій, у нього 3 електрони, два з яких розташовуються на 1s орбіталі, а де ж розташовується третій електрон?

Він займає наступну енергію орбіталь — 2s орбіталь. Вона також має форму сфери, але більшого радіусу (1s орбіталь знаходиться всередині 2s орбіталі).

Електрони, що знаходяться на цій орбіталі мають велику енергію, в порівнянні з 1s орбіталлю, тому що вони розташовані далі від ядра. Максимум на цій орбіталі може перебувати також 2 електрони.
Електронна конфігурація літію: 1s 2 2s 1
Електронна конфігурація берилію: 1s 2 2s 2

У наступного елемента - бору - вже 5 електронів, і п'ятий електрон заповнюватиме орбіталь, що володіє ще більшою енергією - 2р орбіталь. Р-орбіталі мають форму гантелі або вісімки та розташовуються вздовж координатних осей перпендикулярно один одному.

На кожній р-орбіталі може бути не більше двох електронів, таким чином на трьох р-орбіталі — не більше шести. Валентні електрони наступних шести елементів заповнюють р-орбіталі, тому їх відносять до р-елементів.

Електронна конфігурація атома бору: 1s 2 2s 2 2р 1
Електронна конфігурація атома вуглецю: 1s 2 2s 2 2р 2
Електронна конфігурація атома азоту: 1s 2 2s 2 2р 3
Електронна конфігурація атома кисню: 1s 2 2s 2 2р 4
Електронна конфігурація атома фтору: 1s 2 2s 2 2р 5
Електронна конфігурація атома неону: 1s 2 2s 2 2р 6

Графічно електронні формули цих атомів зображені нижче:

Квадратик - це орбіталь або квантовий осередок, стрілочкою позначається електрон, напрямок стрілочки - це особлива характеристика руху електрона - спин (спрощено можна уявити як обертання електрона навколо своєї осі за годинниковою і проти годинникової стрілки). На одній орбіталі не може бути двох електронів з однаковими спинами (в одному квадратику не можна малювати дві стрілочки в одному напрямку!). Це і є принцип заборони В.Паулі: «В атомі не може бути навіть двох електронів, у яких усі чотири квантові числа були б однаковими»

Існує ще одне правило ( правило Гунда), яким електрони розселяються на однакових по енергії орбіталях спочатку поодинці, і лише коли в кожній такій орбіталі вже знаходиться по одному електрону, починається заповнення цих орбіталей іншими електронами. Коли орбіталь заселяється двома електронами, такі електрони називають спареними.

Атом неону має завершений зовнішній рівень із восьми електронів (2 s-електрона+6 p-електронів =8 електронів на другому енергетичному рівні), така конфігурація є енергетично вигідною, і її прагнуть придбати всі інші атоми. Саме тому елементи 8 А групи – благородні гази – настільки інертні у хімічному відношенні.

Наступний елемент натрій, порядковий номер 11, перший елемент третього періоду, у нього з'являється ще один енергетичний рівень - третій. Одинадцятий електрон заселятиме наступну по енергії орбіталь -3s орбіталь.

Електронна конфігурація атома натрію: 1s 2 2s 2 2р 6 3s 1

Далі відбувається заповнення орбіталей елементів третього періоду, спочатку заповнюється 3s підрівень з двома електронами, а потім 3р підрівень з шістьома електронами (аналогічно другому періоду) до благородного газу аргону, що має, подібно неону, завершений восьмиелектронний зовнішній рівень. Електронна конфігурація атома аргону (18 електронів): 1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 3р 6

Четвертий період починається з елемента калію (порядковий номер 19), останній зовнішній електрон якого розташовується на 4s орбіталі. Двадцятий електрон кальцію також заповнює 4s орбіталь.

За кальцієм йде ряд із 10 d-елементів, починаючи зі скандію (порядковий номер 21) і закінчуючи цинком (порядковий номер 30). Електрони цих атомів заповнюють 3d орбіталі, зовнішній вигляд яких представлений нижче.

Отже, підіб'ємо підсумки: